разной ширины. Особенностью этих характеристик являет-
ся то, что вместо тока по вертикальной оси отложена его
плотность в А/м2. Для того, чтобы перейти к реальному току,
необходимо помножить значение плотности тока на площадь
сечения нанопроводника. Как видно из рис. 2, нелинейность
проявляется уже в области напряжений порядка 2-х - 4-х
вольт. Поэтому в наноэлектронных схемах стараются рабо-
тать с напряжениями, не превышающими эти величины, что
позволяет не выходить за пределы линейного участка ха-
рактеристики КП. С одной стороны, работа при низких пита-
ющих напряжениях позволяет использовать такие естествен-
ные источники энергии, как свет, тепло человеческого тела
и т.п., однако в ряде случаев это может ухудшить шумовые
характеристики.
Все более сложные элементы КИС строятся на отрезках
КП. На рис. 3 и рис. 4 показаны две разновидности квантового
полевого транзистора (КПТ) на КП.
3
Рис.
3.
Разновидность КПТ - КП
С
и
((
-----
))
I----
3
— I
-----
((
----------))
лельны х друг другу КП
с
и
Первый из них (рис. 3) представляет собой КП с перпен-
дикулярным отростком, выполняющим функции затвора,
причем длина основного КП во много раз превышает область
этого отростка. Отросток представляет собой потенциаль-
ный барьер для электронных волн, движущихся вдоль це-
почки. Приложение разности потенциалов между отростком
и основным КП (каналом) приводит к появлению постоянно-
го электрического поля, налагаемого вдоль отростка и дей-
ствующего на участок полоски вблизи него. Численные оцен-
ки показывают [
1
], что изменение напряженности (не напря-
жения!) поля на 1 кВ/см приводит к резким колебаниям прово-
димости нанополоски вплоть до пределов от нуля до беско-
нечности. Таким образом, проводимость канала может прини-
мать любое значение в интервале [0,оо). Очевидно, что при ну-
левой проводимости она становится непроводящей. А в слу-
чае, когда проводимость стремится к бесконечности, ее оми-
ческое сопротивление сводится к контактному.
На рис. 4 показан другой элемент, проявляющий свойства
полевого транзистора. Он представляет собой две нанополос-
ки (два КП) разной длины, которые расположены симметрич-
но и параллельно друг другу. К концам нанополоски большей
Je
Рис. 5. Семейство вы -
хо д н ы х статически х
характери стик поле-
вого нанотранзистора
О
длины, которая играет роль канала, прикладываются соответ-
ственно стоковое и истоковое напряжения. Нанополоска мень-
шей длины является нанозатвором. К этой полоске подводит-
ся соответствующее напряжение относительно стока или ис-
тока, в зависимости от схемы включения. При изменении раз-
ности потенциалов между затвором и каналом проводимость
последнего, как и в предыдущем случае, изменяется в широ-
ких пределах.
На рис. 5 приведено семейство выходных статических ха-
рактеристик полевого нанотранзистора. Здесь также вместо
тока стока по вертикальной оси отложена его плотность. Ста-
тические характеристики полевого нанотранзистора близки по
своему виду к аналогичным характеристикам вакуумного три-
ода, хотя имеют несколько меньший наклон - меньше, чем у
триода, но больше, чем у дискретного полевого транзистора.
Кроме полевых нанотранзисторов и нанотетродов, в на-
стоящее время в наносхемотехнике начинают внедряться
также релаксационные наноструктуры. Простейшая релакса-
ционная наноструктура представляет собой КП с локальной
неоднородностью в виде резкого изменения ширины нанопо-
лоски (рис.
6
). Как известно из физики, при возникновении
d
2
di
1
/ / __
1
___✓ .
.......
......
((
S------ т-------- ))
Рис.
6
. Строение КП с ло-
I
кальной неоднородностью
такой неоднородности по разные стороны барьера появля-
ются неравновесные электроны, восстановление равновес-
ного состояния которых занимает некоторое время, называе-
мое временем релаксации. За время релаксации электрон
успевает пролететь некоторое расстояние, называемое дли-
ной релаксации. Длина переходной области (в месте стыка
дорожек разной ширины) не должна превышать длины ре-
лаксации электронов. Введение такой локальной неоднород-
ности приводит к появлению потенциального барьера. По обе
стороны неоднородности возникает контактная разность по-
тенциалов. Описанная наноструктура является простейшим
релаксационным квантовым диодом (РКД), аналогичным ди-
оду на р-п переходе. Примерный вид его вольт-амперной ха-
рактеристики показан на рис. 7. В инверсной области приве-
дено семейство характеристик в зависимости от величины
физического барьера (перепада ширины полоски). Как видно
из рис. 7, при уменьшении величины этого перепада харак-
теристика РКД стремится к характеристике КП.
Аналогичным образом возможно создавать и релаксаци-
онные квантовые транзисторы (РКТ). Для этого в середине на-
к
Рис. 7. Вольт-амперная характеристика КП с локаль-
ной неоднородностью
предыдущая страница 15 Радиолюбитель 2003-09 читать онлайн следующая страница 17 Радиолюбитель 2003-09 читать онлайн Домой Выключить/включить текст